Puis il part à Berlin et travaille avec le dramaturge Bertolt Brecht, notamment dans la pièce « Un homme est un homme » et joue ensuite le Dr Nakamura dans une comédie musicale « Happy End». En 1929, il fait quelques apparitions discrètes au cinéma.

C’est grâce au film « M le maudit » (1931) de Fritz Lang que Peter Lorre fait des débuts fracassants au cinéma, il campe un psychopathe tueur d'enfants, jouant de son physique il incarne un personnage hallucinant qui fera de Peter une vedette internationale. Puis il tourne quelques film pour la UFA.

Avec l'arrivée d'Hitler au pouvoir en 1933, d'origine juive Peter quitte l'Allemagne se réfugiant à Paris, puis à Londres, où il tourne pour Alfred Hitchcock dans le thriller noir et tendu, au suspense haletant, « L'homme qui en savait trop » (1934) dans lequel il campe une ordure de premier ordre, il crève l’écran avec sa petite cicatrice au niveau du sourcil et sa moue psychotique. Tout aussi fascinant dans « Quatre de l'espionnage » (1935) du même Hitchcock en faux Mexicain sanguinaire et libidineux.

Cette même année Peter Lorre part pour Hollywood. Avec son visage rond et blafard du type asiatique quelque fois le crâne rasé, on lui fait jouer les pervers, les lâches, les espions, les détectives rusés, passant du films noirs , aux films d'horreur ou fantastiques, comme « Les mains d’Orlac » (1935), de Karl Freund ou le pianiste Stephen Orlac (Colin Clive), où victime d'un accident il est privé de ses mains, le Dr Gogol (Peter Lorre) lui greffe des mains d'un assassin fraîchement guillotiné, bientôt des crimes mystérieux se multiplient.

Peter Lorre et Kirk Douglas - Dans le film : 20.000 lieux sous la mer, en 1957

M le Maudit et ce film vont contribuer à le cantonner dans ce genre de registre dont il n’en sortira que très rarement. Au milieu des années 30, Peter Lorre sera à son apogée en interprétant à huit reprises le personnage de « Monsieur Moto » qu’il tournera pour la Fox dans lequel il incarne un détective Japonais précieux et machiavélique au service d'Interpol , (proche cousin de l’ineffable Charlin Chan), dans le premier volet « L’énigmatique Mr Moto » (1937) de Norman Foster il déjoue un gang de trafiquants internationaux, à bord d'un navire à Shanghai, et dans le dernier volet « Monsieur Moto en Orient » (1939) de Norman Foster, il protège la couronne de la reine de Saba convoitée par une bande de voyous et de criminels.

Avec sa face de belette apeurée, les yeux globuleux et son corps de gnome il met son génie à exploiter dans l’effroi ses personnages de fripouilles et de sadique faisant frissonner le spectateur à chaque présence à l’écran.

Il côtoie les grands noms du cinéma d’horreur hollywoodien, Béla Lugosi et Boris Karloff dans « La villa des piqués » (1940) de David Butler, aussi dans « Le Château des loufoques » (1941) de Lew Landers et plus tard Vincent Price dans « Les contes de la terreur » (1961) de Roger Corman. Il fut aussi associé en tandem à une autre gueule du cinéma que fut Sydney Greenstreet notamment dans « Le faucon Maltais » (1941) de John Huston, Peter joue un sale type tordu et trouble, où tout une série de meurtres tournent autour d'une mystérieuse statuette d'un faucon qu'une bande d'aventuriers cherche à s'approprier par tous les moyens avec Mary Astor et Humphrey Bogard. Il retrouve Bogard et Sydney dans « Casablanca » (1942) de Michael Curtiz (considéré par l'American Film Institute le troisième plus grand film américain, derrière Citizen Kane et Le Parrain), il est Ugarte au cœur des évènements de la Seconde Guerre mondiale il donne à Rick (Bogart) deux sauf-conduits volés à deux soldats allemands qu'il a tués, avec comme partenaires de grosses pointures telles : Ingrid Bergman, Paul Henreid, Claude Rains et Sydney Greenstreet.

Dans le film d’horreur de Robert Florey « La bête aux cinq doigts » (1947), il est le secrétaire d'un pianiste (Victor Francen) qui est paralysé d'une main celui-ci meurt brutalement, dès lors il est harcelée par la main désincarnée du pianiste et des évènements violents vont se succéder. En 1951, Peter Lorre, réalise et se donne le rôle clé du seul film qu'il ait dirigé, « Un homme perdu » celui d'un scientifique nazi qui tue sa fiancée lorsqu'il apprend qu'elle a livré ses secrets à l'ennemi : puis dans « Mort au diable » (1953) de John Huston, Humphrey Bogart tente avec quatre autres escrocs dont Julius O'Hara (Peter Lorre) un ex-nazi, de s'approprier un gisement d'uranium en Afrique orientale britannique avec entre autres Robert Morley, Jennifer Jones et Gina Lollobrigida.

Dans les années 60, d'autres personnages sinistres compléteront sa filmographie on le voit aux cotés de Vincent Price dans « Les contes de la terreur » (1961) de Roger Corman. En 1964 il termine sa carrière dans une pitrerie de et avec Jerry Lewis « Le souffre douleur » sans doute un pied de nez à sa carrière de personnages fascinants.

Selon certaines sources, pour la petite histoire ; Trois ans après son départ d’Allemagne, en 1936, Peter Lorre reçut personnellement une lettre écrite par Hitler. Cette lettre exprimait son admiration pour l’acteur notamment pour son rôle dans M le maudit (1931), où il jouait le tueur d’enfants, et annonçait que Lorre pouvait retourner en Allemagne y continuer sa carrière malgré son origine juive. Peter Lorre répondit que l’Allemagne avait déjà un assassin de masse et qu’il n’y avait pas de place pour un deuxième. Un affront qu’Hitler ne pardonna jamais. Durant la guerre, on trouva sur un agent allemand capturé par le FBI le nom de Peter Lorre classé troisième sur une liste de cent personnes à supprimer. Peter Lorre a été marié trois fois: avec Celia Lovsky (de 1934 à 1945), Kaaren Verne (de 1945 à 1950) et Anne Marie Brenning de 1953 jusqu’au décès de l’acteur le 23 mars 1964 d’une embolie pulmonaire, une fille Catharine est née de leur union.